具有徑向-軸向式渦輪機(jī)葉輪的渦輪增壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及排氣渦輪增壓器，所述排氣渦輪增壓器具有徑向-軸向式渦輪機(jī)葉輪。
【背景技術(shù)】
[0002]DE 10 2009 056 632 A1公開了排氣渦輪增壓器，其包括所述類型的徑向-軸向式禍輪機(jī)葉輪(radial-axial turbine wheel)。在所述已知的排氣禍輪增壓器的情況下，所述渦輪機(jī)殼體具有引導(dǎo)元件，所述引導(dǎo)元件形成傾斜的或偏斜的蝸殼的后壁的至少一部分。
[0003]圖1顯示所述已知的排氣渦輪增壓器的截面圖。在所述截面圖中，排氣的流入方向和流出方向示意性地并且通過(guò)箭頭以高度簡(jiǎn)化的方式示出。已知的排氣渦輪增壓器1具有帶有蝸殼16的渦輪機(jī)殼體10。在渦輪機(jī)殼體10中，徑向-軸向式渦輪機(jī)葉輪12安排在軸30上。軸30安裝在軸承殼體20上。此外，還提供了引導(dǎo)元件24，其是隔熱屏。后者如此設(shè)計(jì)使其形成蝸殼16的后壁26或者后壁的分區(qū)域28，其中，后壁的部分或者后壁沿著軸承殼體的方向以傾斜角β傾斜。形成為蝸殼16或者渦輪機(jī)殼體10的后壁26或者后壁的部分的引導(dǎo)元件24的此區(qū)域與蝸殼16或者與渦輪機(jī)殼體10大致形成無(wú)縫過(guò)渡，使得排氣流引導(dǎo)被削弱盡可能最小的程度。引導(dǎo)元件24在端部區(qū)域32中可被推動(dòng)或者安裝到軸承殼體的肩部34上。此外，已知的排氣渦輪增壓器具有舌狀元件14，優(yōu)選地，所述舌狀元件延伸遠(yuǎn)至接近渦輪機(jī)葉輪12的入口邊緣18的點(diǎn)，使得舌狀元件14與渦輪機(jī)葉輪12的入口邊緣18之間的間距很小。通過(guò)使用所述引導(dǎo)元件24作為渦輪機(jī)殼體的流引導(dǎo)部件，有可能使渦輪機(jī)殼體的軸向結(jié)構(gòu)空間變得緊湊。由于從舌狀元件14至渦輪機(jī)葉輪12的入口邊緣18之間的間距很小，以及舌狀元件角度和葉輪入口邊緣的優(yōu)選平行或大致平行的布置，增加了排氣渦輪增壓器的效率。
[0004]上述排氣渦輪增壓器的隔熱屏24通常由金屬板構(gòu)成。這樣具有如下缺點(diǎn):由于在組裝過(guò)程期間的壓力影響，以及還由于在排氣渦輪增壓器操作期間的熱影響，該隔熱屏遭受形變。所述形變能夠?qū)α魅霚u輪機(jī)葉輪造成不利影響，并由此對(duì)其熱動(dòng)力學(xué)特征造成不利影響。此外，所述形變會(huì)導(dǎo)致隔熱屏與渦輪機(jī)葉輪之間的不期望的碰撞。此外，所陳述的形變?cè)谂艢鉁u輪增壓器的功能性和使用壽命方面導(dǎo)致熱機(jī)械上的缺點(diǎn)。出于制備上的原因，在隔熱屏的位于與渦輪機(jī)葉輪的后部最接近的那個(gè)點(diǎn)處，形成了拐角半徑，其對(duì)渦輪機(jī)葉輪造成了不利影響，并由此對(duì)排氣渦輪增壓器的熱動(dòng)力學(xué)特征造成了不利影響，因?yàn)榕艢饬鞑⒉桓蓛舻胤蛛x或分開。此外，在實(shí)踐中，存在所不期望的流通過(guò)渦輪機(jī)葉輪的后部與隔熱屏之間的腔體，并且這也同樣伴隨有損失。此外，由于在操作過(guò)程期間發(fā)生的隔熱屏的所述溫度誘導(dǎo)的形變，必須提供相對(duì)大的葉輪后側(cè)空間。這也會(huì)導(dǎo)致操作期間熱的排氣的強(qiáng)烈且不利的通流。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于詳述一種配有徑向-軸向式渦輪機(jī)葉輪的排氣渦輪增壓器，并且在此情況下不會(huì)出現(xiàn)上述缺點(diǎn)。
[0006]所述目的借助于具有在專利權(quán)利要求1中所詳述的特征的排氣渦輪增壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有利的實(shí)施例和改進(jìn)在專利從屬權(quán)利要求中詳述。
[0007]具有在權(quán)利要求1中所詳述的特征的排氣渦輪增壓器包括具有旋轉(zhuǎn)軸線的軸；布置在渦輪機(jī)殼體內(nèi)并且以共同旋轉(zhuǎn)的方式連接到所述軸的徑向-軸向式渦輪機(jī)葉輪；以及布置成鄰近渦輪機(jī)殼體并且具有面朝向所述渦輪機(jī)殼體的側(cè)壁的軸承殼體。在此，軸承殼體的面朝向渦輪機(jī)殼體的側(cè)壁的分區(qū)域形成了所述渦輪機(jī)殼體的后壁的分區(qū)域。軸承殼體的形成所述渦輪機(jī)殼體的后壁的分區(qū)域的所述分區(qū)域具有兩個(gè)分部段，其中第一分部段沿著排氣流導(dǎo)入渦輪機(jī)殼體的流入方向相對(duì)于所述軸的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜地延伸，且第二分部段相對(duì)于所述軸的旋轉(zhuǎn)軸線以徑向方向并且平行于所述渦輪機(jī)葉輪的后壁延伸。這兩個(gè)分部段經(jīng)由軸承殼體的排氣流分離邊緣彼此連接。
[0008]所述類型的排氣渦輪增壓器不需要在組裝過(guò)程期間以及在排氣渦輪增壓器的運(yùn)行期間由于壓力影響和熱影響會(huì)以不期望的方式變形的隔熱屏。這有利于流入渦輪機(jī)葉輪并且改善了其熱動(dòng)力學(xué)特征。此外，在具有根據(jù)本發(fā)明的特征的排氣渦輪增壓器的情況下，在其運(yùn)行期間，不會(huì)發(fā)生與以高速旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)葉輪的不期望的碰撞。這改善了所述排氣渦輪增壓器的功能性，并且增加了其使用壽命。此外，在具有根據(jù)本發(fā)明的特征的排氣渦輪增壓器的情況下，所述渦輪機(jī)葉輪的后壁與所述軸承殼體的所述側(cè)壁的相鄰分部段之間的腔體(即所述葉輪后側(cè)空間)能夠保持很小，使得在所述區(qū)域中能夠至少極大地降低了排氣流的不期望的通流的發(fā)生率。
【附圖說(shuō)明】
[0009]本發(fā)明的更多有利的特征將基于圖2-4從其下列示例性的解釋中顯現(xiàn)出來(lái)，其中:
圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的排氣渦輪增壓器的一部分的截面圖，
圖3顯示圖示排氣流流入渦輪機(jī)葉輪的簡(jiǎn)圖，以及圖4是從圖3的細(xì)節(jié)Z的放大圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0010]圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的排氣渦輪增壓器的一部分的截面圖。所述排氣渦輪增壓器具有帶有蝸殼16的渦輪機(jī)殼體10，該蝸殼16圍繞排氣流的流入?yún)^(qū)域17。在渦輪機(jī)殼體10內(nèi)，在軸30上布置有徑向-軸向式渦輪機(jī)葉輪12，其以共同旋轉(zhuǎn)的方式連接到所述軸。所述軸30安裝在鄰近渦輪機(jī)殼體10的軸承殼體20中。所述軸承殼體20具有面朝向渦輪機(jī)殼體10的側(cè)壁。渦輪機(jī)葉輪12具有后壁13和頂側(cè)OS。
[0011]軸承殼體的面朝向渦輪機(jī)殼體的那個(gè)側(cè)壁的分區(qū)域形成渦輪機(jī)殼體的后壁的分區(qū)域。軸承殼體的形成渦輪機(jī)殼體的后壁的分區(qū)域的那個(gè)分區(qū)域具有兩個(gè)分部段TAl和TA2。第一分部段TAl沿著導(dǎo)入渦輪機(jī)殼體的熱排氣流的流入方向ZR相對(duì)于軸30的旋轉(zhuǎn)軸線30a傾斜地延伸。第二分部段TA2相對(duì)于軸30的旋轉(zhuǎn)軸線30a以徑向方向R并且還平行于渦輪機(jī)葉輪12的后壁13延伸。這兩個(gè)分部段TAl和TA2經(jīng)由軸承殼體20的排氣流分離邊緣35來(lái)彼此連接。葉輪后側(cè)空間29位于渦輪機(jī)葉輪12的后壁13與第二分部段TA2之間，其平行于所述后壁延伸。
[0012]在軸承殼體20內(nèi)布置有水芯36，其與排氣流分離邊緣35相鄰。這具有如下有利的效果:在排氣渦輪增壓器的運(yùn)行期間，排氣流分離邊緣35的區(qū)域通過(guò)經(jīng)由水芯36導(dǎo)入的水流來(lái)冷卻。
[0013]此外，在第一分部段TA1和第二分部段TA2的區(qū)域中，軸承殼體的面朝向渦輪機(jī)殼體的那個(gè)側(cè)壁與保護(hù)層對(duì)齊。所述保護(hù)層優(yōu)選由(例如)鎳的材料構(gòu)成，所述材料耐高溫、耐氧化以及耐腐蝕。由于所述保護(hù)層，軸承殼體的所述分部段TA1和TA2以及特別地連接這兩個(gè)分部段的排氣流分離邊緣35被保護(hù)以防止在排氣渦輪增壓器的運(yùn)行期間在所述區(qū)域中普遍的高溫，使得所述區(qū)域變形的可能性降低。
[0014]軸30的旋轉(zhuǎn)軸線30a的軸向方向A和軸30的旋轉(zhuǎn)軸線30a的徑向方向R也在圖2中描繪出。
[0015]將排氣流分離邊緣35設(shè)計(jì)成設(shè)在軸承殼體20上，以使得其能經(jīng)受住在排氣渦輪增壓器的運(yùn)行期間發(fā)生的高負(fù)荷，并且使得在所述排氣流分離邊緣的區(qū)域產(chǎn)生的所供應(yīng)的熱排氣流的湍流保持在低水平，以能夠提高排氣渦輪增壓器的液壓效率。這將基于圖3和圖4在下面更加詳細(xì)地進(jìn)行討論。
[0016]圖3顯示圖示熱排氣流流入排氣渦輪增壓器的渦輪機(jī)葉輪的簡(jiǎn)圖。在所圖示的示例性實(shí)施例中，熱排氣流進(jìn)入形成在軸承殼體20的側(cè)壁與軸承殼體(未顯示)之間的管嘴，并且沿著分部段TA1被供應(yīng)至渦輪機(jī)葉輪12或者其導(dǎo)葉。以此方式，渦輪機(jī)葉輪和軸30一起開始旋轉(zhuǎn)，其中，所述旋轉(zhuǎn)圍繞著旋轉(zhuǎn)軸線30a進(jìn)行。在第一分部段TA1和第二分部段TA2之間，軸承殼體20具有排氣流分離邊緣35。
[0017]所述排氣流分離邊緣35和與其相鄰的渦輪機(jī)葉輪12如此設(shè)計(jì)并且相對(duì)于彼此如此布置，以使得在排氣流分離邊緣35的區(qū)域中產(chǎn)生的排氣流的湍流保持在低水平，并使得排氣流分離邊緣35經(jīng)受住在所述排氣渦輪增壓器的運(yùn)行期間發(fā)生的負(fù)荷。這也歸功于水芯36，該水芯位于排氣流分離邊緣35附近，并且在排氣渦輪增壓器的運(yùn)行期間通過(guò)該水芯導(dǎo)入冷卻水，其中冷卻水冷卻排氣流分離邊緣35的區(qū)域。
[0018]在圖3中突出的分區(qū)域Z在圖4中以放大的比例尺圖示出，其包括排氣流分離邊緣35以及與所述排氣流分離邊緣相鄰的渦輪機(jī)葉輪12的組成部分。
[0019]從圖4能夠看出，如從徑向方向所觀察的，渦輪機(jī)葉輪12在其后壁13的上端處具有